Adaptive Bildgebungstechnik für Materialwissenschaft und Strukturbiologie Eine neue Technik, die Elektronenmikroskopie und Lasertechnologie kombiniert, ermöglicht die programmierbare Modulation von Elektronenstrahlen. Sie kann zur Optimierung der Elektronenoptik und für die adaptive Elektronenmikroskopie eingesetzt werden, um die Empfindlichkeit zu maximieren und gleichzeitig die durch den Strahl verursachten Schäden zu minimieren. Diese grundlegende und bahnbrechende Technologie wurde nun von Forscher*innen der Universität Wien und der Universität Siegen demonstriert. Die Ergebnisse sind in PRX veröffentlicht. Wenn Licht turbulentes oder dichtes Material, z. B. die…
Sie sind bis zu zehn Millionen Lichtjahre groß. Ein internationales Forschungsteam unter Leitung der Hamburger Sternwarte der Universität Hamburg hat vier Radioquellen von gigantischem Ausmaß entdeckt. Diese sogenannten Megahalos sind bis zu zehn Millionen Lichtjahre groß und konnten nun erstmals mithilfe des Radioteleskops LOFAR aufgespürt werden. Dies wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht. Aus großer Entfernung betrachtet, ist Masse im Universum nicht gleichmäßig verteilt, sondern ähnelt einer netzartigen Struktur, dem sogenannten kosmischen Netz. An den Knotenpunkten des kosmischen Netzes befinden…
Spiralförmige Fehlstellen machen dreidimensionale photonische Isolatoren robust. Wissenschaftlern der Universität Rostock und des Technion Haifa ist es erstmals gelungen, einen dreidimensionalen topologischen Isolator für Licht zu erzeugen. Eine sorgfältig platzierte Fehlstelle sorgt dafür, dass Lichtsignale sich geschützt entlang der Oberfläche dieses synthetischen Materials ausbreiten können, ohne gestreut zu werden. Ihre Entdeckung wurde kürzlich im renommierten Fachjournal „Nature“ veröffentlicht. Kristalle faszinieren die Menschheit bereits seit Jahrtausenden – zunächst mit ihrer offensichtlichen Schönheit und eleganten Symmetrie sowie in modernerer Zeit auch dank…
Astronomische Beobachtungen mit bodengebundenen Teleskopen sind extrem abhängig von lokalen atmosphärischen Bedingungen. Der menschgemachte Klimawandel wird einige dieser Bedingungen an Beobachtungsstandorten rund um den Globus negativ beeinflussen, wie ein Forschungsteam unter der Leitung der Universität Bern und des Nationalen Forschungsschwerpunkts (NFS) PlanetS berichtet. Die Qualität bodengebundener astronomischer Beobachtungen hängt entscheidend von der Klarheit der Atmosphäre über dem Ort ab, von dem aus sie gemacht werden. Die Standorte für Teleskope werden daher sehr sorgfältig ausgewählt. Sie werden oft hoch über dem…
… die um das supermassereiche schwarze Loch der Milchstraße schwirrt. Mit Hilfe des Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) haben Astronomen Anzeichen für einen „heißen Fleck“ entdeckt, der Sagittarius A*, das schwarze Loch im Zentrum unserer Galaxie, umkreist. Diese Entdeckung hilft uns, die komplexe und dynamische Umgebung unseres supermassereichen schwarzen Lochs besser zu verstehen. „Wir vermuten, dass wir es mit einer heißen Gasblase zu tun haben, die Sagittarius A* auf einer Bahn umkreist, die ähnlich groß ist wie die des Planeten…
Materialien extrem abzukühlen ist wichtig für die physikalische Grundlagenforschung und technische Anwendungen. Basler Forschern ist es nun gelungen, einen elektrischen Schaltkreis auf einem Chip durch Verbesserung eines speziellen Kühlschranks und eines Niedrigtemperatur-Thermometers auf 220 Mikrokelvin zu kühlen – nahe dem absoluten Temperatur-Nullpunkt. Kühlt man Materialien auf extrem niedrige Temperaturen ab, so verhalten sie sich oft ganz anders als bei Raumtemperatur. Ein bekanntes Beispiel ist die Supraleitung, bei der einige Metalle und andere Stoffe unterhalb einer kritischen Temperatur elektrischen Strom komplett…
MPSD-Forscher entdecken anomale Emission von Terahertz-Strahlung aus Kupferoxiden, in denen Supraleitung mit einer Ordnung der Elektronen in Streifen koexistiert. Warum leiten einige Materialien elektrische Ströme nur dann widerstandslos, wenn sie auf nahezu den absoluten Nullpunkt abgekühlt sind, während andere dies bei vergleichsweise hohen Temperaturen tun? Diese Schlüsselfrage beschäftigt Wissenschaftler*innen, die das Phänomen der Supraleitung erforschen, seit Jahren. Nun haben Forscher aus der Gruppe von Andrea Cavalleri am Max-Planck-Institut für Struktur und Dynamik der Materie (MPSD) in Hamburg nachgewiesen, dass eine…
Wissenschaftler aus Münster und Pittsburgh suchen nach Ursachen der Spin-Polarisation in diesen Materialien. Ein deutsch-amerikanisches Forscherteam untersuchte erstmals chirale Oxid-Katalysatoren. Die Ergebnisse sollen dazu beitragen, künftig spinselektive katalytische Oxidmaterialien passgenau herstellen zu können und damit die Effizienz von chemischen Reaktionen zu verbessern. Die Kontrolle des Eigendrehimpulses (Spins) von Elektronen eröffnet künftige Anwendungsszenarien in der spinbasierten Elektronik (Spintronik), beispielsweise zur Informationsverarbeitung. Außerdem bietet sie neue Möglichkeiten, die Selektivität und Effizienz von chemischen Reaktionen zu kontrollieren. Erste Erfolge präsentierten Forscher kürzlich am…
Schärfer denn je: Mit Rastertunnelmikroskopen lassen sich zwar einzelne Moleküle abbilden, ihre Schwingungen waren damit bisher aber nur schwer detektierbar. Physiker der Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (CAU) erfanden nun eine Methode, mit der sich die Vibrationssignale bis um das Fünfzigfache verstärken lassen. Gleichzeitig steigerten sie damit die Frequenzauflösung um ein Vielfaches. Die neue Methode wird helfen, Wechselwirkungen in Molekülsystemen besser zu verstehen und Simulationsmethoden weiterzuentwickeln. Die Ergebnisse veröffentlichte das Forschungsteam jetzt im Fachjournal Physical Review Letters. In Molekülen vibrieren die Atome…
In klassischen Modellen zur Sternentwicklung wurde bis heute der frühen Evolution der Sterne wenig Bedeutung zugemessen. Thomas Steindl vom Institut für Astro- und Teilchenphysik der Universität Innsbruck zeigt nun erstmals, dass die Biografie der Sterne durchaus durch ihre frühe Phase geprägt wird. Die Studie wurde in Nature Communications veröffentlicht. Vom Baby bis zum Teenager: Sterne in ihren „jungen Jahren“ stellen die Wissenschaft vor große Herausforderungen. Der Prozess der Sternentstehung ist besonders komplex und schwer in theoretischen Modellen abzubilden. Eine der…
Eigenschaften des bisher schwersten untersuchten Elements bei GSI/FAIR gemessen. Einem internationalen Forschungsteam ist es gelungen, an den Beschleunigeranlagen des GSI Helmholtzzentrums für Schwerionenforschung in Darmstadt neue Erkenntnisse über die chemischen Eigenschaften des superschweren Elements Flerovium – Element 114 – zu gewinnen. Die Messungen zeigen, dass es sich bei Flerovium um das flüchtigste Metall im Periodensystem handelt. Flerovium ist damit das schwerste Element des Periodensystems, das chemisch untersucht ist. Mit den Ergebnissen, die im Fachmagazin „Frontiers in Chemistry“ veröffentlicht sind, bestätigt…
Mit starken magnetischen Wechselfeldern lässt sich eine neue Art von Spinwellen erzeugen, die bislang nur theoretisch vorhergesagt worden war. Gelungen ist das erstmals Physikern der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg (MLU). Im Fachjournal “Nature Communications” berichten sie über ihre Arbeit und liefern die ersten mikroskopischen Aufnahmen dieser Spinwellen. Die Grundidee der sogenannten Spintronik ist es, eine besondere Eigenschaft von Elektronen – den Spin – für verschiedene elektronische Anwendungen nutzbar zu machen: zum Beispiel für die Speicher- und Informationstechnik. Der Spin ist eine Art…
Verdoppelte Heizleistung, 40 neue Diagnostiken und 6,8 Kilometer Kühlrohre: Der Greifswalder Stellarator hat seine volle Ausbaustufe erreicht und beginnt in diesem Herbst wieder mit wissenschaftlichen Experimenten. Die deutlich verbesserte Ausstattung der Fusionsanlage soll in wenigen Jahren einen Plasmabetrieb von bis zu 30 Minuten ermöglichen. Drei Jahre lang hatten bei Wendelstein 7-X vor allem Ingenieure und Techniker das Sagen. Es ging darum, das Kernfusionsexperiment des Max-Planck-Instituts für Plasmaphysik (IPP) am Standort Greifswald auf seine volle Ausbaustufe zu heben. Wichtigstes neues Element…
Ein internationales Forschungsteam hat ein Computerprogramm entwickelt, mit dem sich der Transport kosmischer Strahlung durch das All simulieren lässt. Die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler hoffen, so das Rätsel um die Quellen der kosmischen Strahlung lösen zu können. Bislang ist unbekannt, welche Himmelsobjekte die hochenergetische Strahlung aussenden, die aus dem All auf die Erde prasselt. Um experimentelle Daten erklären zu können, braucht es theoretische Modelle; die neue Computersimulation kann diese liefern. Ein Team um Forschende der Ruhr-Universität Bochum (RUB) beschreibt die Software…
Forscher*innen aus Deutschland und Österreich stellen in der renommierten Fachzeitschrift Nano Letters eine neue Methode für die Erzeugung von Photonen vor, mit der die Informationsrate in zukünftigen Quantenkommunikationsnetzwerken verdoppelt werden kann. Die Arbeit beruht auf einer theoretischen Vorhersage des Teams um die Physikerin Dr. Doris Reiter von der TU Dortmund. Überall auf der Welt forschen Physiker*innen daran, neue Technologien zu entwickeln, die sich die Prinzipien der Quantenmechanik zu Nutze machen. Eine Schlüsselanwendung ist die Quantenkommunikation: Sie basiert darauf, Licht in…
Die Übergangsmetall-Dichalcogenide (TMD) sind eine Materialklasse mit großem Potential für die Spintronik. Eine Studie an BESSY II hat gezeigt, dass in einem dieser Materialien bereits einfach linear polarisiertes Licht ausreicht, um Spins unterschiedlicher Ausrichtung selektiv zu manipulieren. Dieses Ergebnis eröffnet einen neuen Weg zur Erzeugung spinpolarisierter Ströme und ist ein Meilenstein für die Entwicklung spintronischer und opto-spintronischer Geräte. Die zweite Hälfte des 20. Jahrhunderts war das Zeitalter der Elektronik: Elektronische Bauelemente wurden immer komplexer und kleiner, aber diese Prozesse stoßen…
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